DNR panaudojimas kvapams identifikuoti

24924 web

Stanfordo chemikai pristato naują požiūrį į „dirbtinės nosies “ sampratą – fluorescencinių junginių ir DNR panaudojimas galėtų pagreitinti kvapų jutiklių patekimą į masinės gamybos ir plataus naudojimo sritį. Jei jų metodas realizuotų savo pažadą – vieną dieną gali aptikti – užuosti viską nuo sugedusio pieno iki didelio galingumo sprogmenų.

Prikabinę fluorescencinius junginius ant trumpų grandžių molekulių , kurios sudaro DNR pagrindą , mokslininkai pagamino mažas jutiklio molekules, kurios keičia spalvą, kai aptinka tam tikrų medžiagų. Jutikliai pagaminti panaudojant esamą DNR sintezės technologiją , ir yra stebimi su fluorescenciniu mikroskopu.

Spalvos pokyčiai leistų naujiems jutikliams perduoti daug daugiau informacijos nei dauguma kitų esamų optinių jutiklių , kurie paprastai aptinka tik vieną konkrečią molekulę , teigė Eric Kool, chemijos profesorius ir vyresnysis autorius straipsnio, paskelbto internete šią savaitę Vokietijos žurnale „Angewandte Chemie“ ( Taikomoji chemija ).

„Mes buvome priblokšti , kokie stiprūs buvo spalvos pokyčiai“ sakė Kool . „Vienas iš netikėtų faktų yra tai, kad mes galėtume pasakyti skirtumus tarp šių keturių organinių garų , turėdami tik vieną jutiklį.“

Kool universalaus jutiklio molekulių raktas slypi DNR, garsioje Dviguboje Spiralėje , kuri koduoja genetinę programą visam gyvenimui , dažnai vaizduojama turinti kaip susuktos kopėčios struktūrą. Dvi ilgos lygiagrečios cukraus ir fosfatų molekulių grandinės sudaro bėgius su laipteliais , pagamintais iš molekulių porų , vadinamų bazėmis. Bazių, kurios yra tik keturių rūšių, skirtingas išsidėstymas koduoja genetinių duomenų įvairovę .

Kool tyrėjų komanda sukūrė naują liuminescencinių DNR bazių pakaitalų rinkinį – vietoj įprastų keturių parenkamos septynios skirtingos bazės – pridedamos prie naujo jutiklio DNR pagrindo. Jie naudoja tik viengubą spiralę, todėl bazės pasiruošusios aptikti organinius garus.

Florent Samain, Docentas mokslininkas chemijos ir Angewandte Chemie straipsnio vedantysis autorius, naudodamas DNR sintezės metodus, sukūrė visų 2401 galimų būdų biblioteką, kaip septynios pakaitų molekulės galėtų būti derinamos į grandinę iš keturių blokų .

Tada komanda patikrino visus galimus derinius pagal jautrumą keturioms skirtingoms bandomosioms medžiagoms – garų pavidalu – – kaip keitėsi jų struktūrinės ir elektroninės savybės.

Viena medžiaga buvo plačiai naudojamas vandens herbicidas, kita – mokslinių tyrimų ir pramonės srityse tirpiklis, kitas – inhibitorius prieš pelėsius ir bakterijas maisto pramonėje, ketvirtą – priedai (ingredientai) naudojami nuo batų tepalo iki pesticidų, o taip pat sudedamoji dalis sprogmenų ruošiniams .

24924_web
Chemijos profesorius Eric Kool kalbasi su postdoktorantūros tyrėju Florent Samain apie fluorescentinius sensorius 
Foto: Linda Cicero, Stanford University News Service

Mokslininkai nustatė kelis jutiklius kurie parodė ryškius fluorescencijos atsakymus, kai susiduria su keturių bandomųjų medžiagų garais.

“ Kas verčiao šiuos jutiklius dirbti labai gerai yra tai, kad DNR bazės yra sukrautos viena ant kitos , fiziškai liesdamos viena kitą , “ sakė Kool. “ DNR bazės kalbasi viena su kita , elektroniniu būdu. „

Mokslininkai išsiaiškino – taip pat svarbu junginių tvarka išilgai DNR grandinės. Kaip gamtinių DNR seka, kuri varijuoja tarp skirtingų gyvūnų,  dirbtinių DNR skirtingų sekų jutikliai davė skirtingų spalvų pakeitimus.

Kool sakė: “ Vienas iš mūsų ilgalaikių tikslų – sukurti jutiklių rinkinį daug sudėtingesnei įvairių galimų medžiagų analizei. Kadangi mes turime tokią priemonių įvairovę – mes galime turėti 10 arba 20 , arba 100 jutiklių , kurie suteiktų platų atsaką į daug įvairių molekulių rinkinį. „

Mokslininkai tikisi sujungti savo jutiklius su nešiojamaisiais įrenginiais, kuriuose būtų nebrangus fluorescencijos mikroskopas. Vienas pavyzdys – vadinamas“ CellScope „, – neseniai buvo sukurtas Kalifornijos Berkeley universitete.

Mokslininkai dabar siekia nustatyti, kokį mažiausią bet kokios medžiagos  kiekį gali aptikti DNR jutikliai.

Skaityti daugiau :  http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-08/su-dps081910.php